Transistor: Jenis-Jenis Karakteristik, Cara Kerja, Pengertian dan Fungsinya
Jenis-Jenis Transistor beserta Gambarnya - Dalam artikel ini kelasteknisi.com akan membahas perihal jenis dan karakteristik transistor beserta gambarnya yang dapat kamu pelajari berikut ini, disimak sampai selesai yah.
Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki kemampuan untuk mengontrol aliran arus listrik. Ditemukan pada tahun 1947 oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley di Bell Labs, transistor segera menggantikan tabung vakum yang lebih besar dan kurang efisien dalam berbagai aplikasi. Dalam bentuknya yang paling sederhana, transistor terdiri dari tiga lapisan semikonduktor: emitter, base, dan collector.
Cara Kerja Transistor
Cara kerja transistor didasarkan pada prinsip dasar semikonduktor. Ketika tegangan diberikan pada lapisan basis transistor, aliran arus antara lapisan emitter dan collector dapat diatur. Terdapat dua jenis konfigurasi transistor umum: NPN (Negative-Positive-Negative) dan PNP (Positive-Negative-Positive). Ketika arus mengalir dari emitter ke collector, transistor mengalami dua mode kerja utama: cut-off, aktif, dan jenuh.
Jenis-Jenis Transistor
1. BJT
 |
| Gambar Transistor BJT |
BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis (B).
Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE. β biasanya berkisar sekitar 100 untuk transistor-transisor BJT.
2. UJT
 |
| Gambar Transistor UJT |
UJT singkatan dari Unijunction Transistor, jenis ini umumnya sangat
jarang digunakan terutama untuk transistor yang bekerja sebagai
penguat. Jenis ini menyerupai jenis transistor lainnya, hanya pada
transistor jenis ini mempunyai lambang yang agak berlainan. Biasanya jenis ini terdiri dari jenis PN UJT. Pada UJT mempunyai tiga kaki juga,
hanya namanya Emitter dengan dua buah Basis, yaitu:
- Elektroda Basis Satu (Base One Electrode).
- Elektroda Basis Dua (Base Two Elektrode).
3. FET
 |
| Gambar Transistor FET |
Transistor FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET (MOSFET). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain).
Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara antara grid dan katode. Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di "depletion mode", keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah kontrol tegangan input.
FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif.
Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode
4. MOSFET
 |
| Gambar Transistor MOSFET |
Transistor MOSFET, singkatan dari Metal Oxyde Semi Conductor atau Transistor
efek medan, adalah jenis transistor yang bekerja dengan adanya modulasi
dari medan listrik di dalam bahan semikonduktor. Antara FET dan
MOSFET tidak ada perbedaan, hanya yang membedakan:
- Adanya lapisan S1O2 yang mambatasi gate dan channel.
- Arus listrik yang masuk sangat kecil sekali.
5. Transistor IGBT
 |
| Gambar Transistor IGBT |
Transistor IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) adalah piranti semikonduktor yang setara dengan gabungan sebuah transistor bipolar (BJT) dan sebuah transistor efek medan (MOSFET). Jenis divais baru yang berfungsi sebagai komponen saklar untuk aplikasi daya ini muncul sejak tahun 1980-an.
Fungsi Utama Transistor dalam Elektronika
Transistor memiliki peran utama dalam dunia elektronika. Beberapa fungsi utamanya meliputi:
- Penguat Sinyal: Transistor digunakan untuk memperkuat sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.
- Saklar Elektronik: Dalam mode jenuh dan cut-off, transistor berfungsi sebagai saklar untuk mengontrol aliran arus.
- Oscillator: Transistor dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang osilasi dalam rangkaian elektronika.
Karakteristik IGBT
Sesuai dengan namanya, divais baru ini merupakan divais yang menggabungkan struktur dan sifat-sifat dari kedua jenis transistor tersebut di atas, Transistor BJT dan MOSFET. Dengan kata lain, IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Terminal gate dari IGBT, sebagai terminal kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat (insulator) sebagaimana pada MOSFET.
Input dari IGBT adalah terminal Gate dari Transistor MOSFET, sedang terminal Source dari MOSFET terhubung ke terminal Basis dari Transistor BJT. Dengan demikian, arus drain keluar dan dari MOSFET akan menjadi arus basis dari Transistor BJT. Karena besarnya tahanan masuk dari Transistor MOSFET, maka terminal input Transistor IGBT hanya akan menarik arus yang kecil dari sumber.
Di pihak lain, arus drain sebagai arus keluaran dari MOSFET akan cukup besar untuk membuat Transistor BJT mencapai keadaan saturasi. Dengan gabungan sifat kedua elemen tersebut, IGBT mempunyai perilaku yang cukup ideal sebagai sebuah saklar elektronik. Di satu pihak Transistor IGBT tidak terlalu membebani sumber, di pihak lain mampu menghasilkan arus yang besar bagi beban listrik yang dikendalikannya.
Terminal masukan IGBT mempunyai nilai impedansi yang sangat tinggi, sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya yang umumnya terdiri dari rangkaian logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali (controller) dan penggerak (driver) dari IGBT.
Di samping itu, kecepatan pensaklaran IGBT juga lebih tinggi dibandingkan divais BJT, meskipun lebih rendah dari divais MOSFET yang setara. Di lain pihak, terminal keluaran IGBT mempunyai sifat yang menyerupai terminal keluaran (kolektor-emitter) BJT. Dengan kata lain, pada saat keadaan menghantar, nilai tahanan menghantar (Ron) dari IGBT sangat kecil, menyerupai Ron pada BJT.
Dengan demikian bila tegangan jatuh serta lesapan dayanya pada saat keadaan menghantar juga kecil. Dengan sifat-sifat seperti ini, IGBT akan sesuai untuk dioperasikan pada arus yang besar, hingga ratusan Ampere, tanpa terjadi kerugian daya yang cukup berarti. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat Inverter maupun Kendali Motor Listrik (Drive).
Daftar Pustaka:
- Sedra, A.S., & Smith, K.C. (2017). Microelectronic Circuits (7th ed.). Oxford University Press.
- Boylestad, R.L. (2017). Introductory Circuit Analysis (13th ed.). Pearson.
- Miller, R.J. (2017). The Transistor Handbook. Newnes.
- Razavi, B. (2015). Design of Analog CMOS Integrated Circuits. McGraw-Hill Education.
- Horowitz, P., & Hill, W. (2006). The Art of Electronics (2nd ed.). Cambridge University Press.
- Hambley, A. (2017). Electrical Engineering Principles and Applications (6th ed.). Pearson.
- Laker, D. (2017). Practical Electronics for Inventors (4th ed.). McGraw-Hill Education.